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飞傲FT7研发设计分享系列介绍

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#飞傲黄金振膜开放式平板头戴耳机FT7# 给大家分享下关于FT7研发设计内容,欢迎大家交流探讨。
(一)产品设计背景
头戴耳机FT系列,我们在设计完FT5之后,就开始规划FT7,至于FT7是动圈单元还是平板单元,当时并未完全确定下来,需要基于我们预研的成果来决定最终的产品类型,需要一定性能和技术点来支撑产品的定义。所以当时动圈方案和平板方案同时开始研发,幸好这两种声学方案都有比较好的结果。
FT7确定规划做平板单元,主要基于我们在振膜材料的突破,从FT5厚度为6um的振膜突破至1um,FT1 PRO也是基于这次预研成果的产品,FT7比FT1 PRO迟上市,也是我们想把FT7做的更极致些。至于动圈的方案,未来可能会用到更高端的产品上。
头戴耳机的设计,除了声音之外,轻量化,佩戴舒适始终是飞傲头戴式耳机产品第一设计目标。FT7的研发设计主要围绕“大”和“轻”两个关键词来设计,振膜面积足够大,整机重量又足够轻。其实对于平板耳机来说是相互矛盾的,头戴耳机除了头梁、耳壳框架之外,主要重量集中在喇叭单元上。振膜尺寸越大,意味着需要更高的磁通密度来驱动,要么需要更多更大的磁铁,要么提高磁铁自身的磁通密度,显然后者目前行不通,所以FT7的研发除了振膜材料研发设计和磁路系统阵列、磁场优化设计之外,更多是精力时间在于减重,因此采用了大面积的碳纤维材质,轻质的镁铝合金材质,以及改善在双面钕铁磁排斥力下的支架框架机械强度与密度等,每一个结构件都做到极致轻量化。
对于平板耳机来说,整机重量主要来自于磁铁阵列,单元尺寸越大,磁铁越多,磁场密度越大,磁铁越重,最有效的减重方式就是优化磁铁设计。所以在研发过程中也做一些提升磁场换能效率的设计,如图1不同的磁铁阵列方式(还有一些关键性的工艺在克服中),用更少的磁铁能得到几乎相同的灵敏度,图(2)对应的频响曲线,看似比较均衡的频响曲线,实际听感没对应上,高频细节比较少。

图1

图2


IP属地:广东1楼2025-05-06 21:17回复
    #飞傲黄金振膜开放式平板头戴耳机FT7# FT7的研发设计与分享(二)基于1um PET薄膜基材下的黄金振膜
    FT7的黄金振膜为飞傲自主研发设计,采用1um的PET膜片基材,通过复合、电镀、激光镭雕等制作工艺而成。担心有人说我们虚假宣传,所以特意拍了一张照片,1um 指的是薄膜基材的原始厚度,未经过复合贴膜、电镀导电处理之前的厚度,没有精度更高的厚度测量仪器,所以临时用千分尺粗略测量,实际厚度在1.0-1.6um范围。(图1 PET基材厚度测量)常规工业生产很少用到这么薄的薄膜,都是特殊定制,特殊用途,相比日常使用的薄膜,这种特殊定制的材料,用量太少,相对价格要高很多,目前还在继续研发更薄的薄膜基材。

    关于FT7的黄金振膜制作工艺,可能和市面上或者一些牛人自己DIY黄金振膜的制作工艺不同,才有胶水贴合金箔的方式,再用化学药水腐蚀掉多余的金属层,留下连通的导电线圈部分,这是比较简单的平板振膜制作工艺。不过工艺上不叫初级,长时间裸露、日晒之后,胶水层会老化,导致金属层与膜片基材分离、脱落,线圈断裂,出现无声等问题。不过这种做法也有好处,能很好的保留了黄金材质的高内阻和延展性,还可以通过不同的胶水改变薄膜基材的内阻,也就是薄膜的软硬度,形变恢复能力改变了,可以改变单元的音色、听感,可玩性比较丰富。
    所以很多人觉得,平板使用寿命短,容易坏,其实主要还是跟膜片制作工艺有关,在非人为暴力暴力破坏条件下,还是非常耐用的,这些飞傲实验室都有对应实验数据,不然对于飞傲远销全球各个地区,面对不同的复杂环境,是比较大的考研,包括我们对第一代平板耳机,长达1年,24小时不间断老化实验,声音依然坚挺。
    而FT7的黄金镀层,是通过真空(大气压6.6*10⁻³pa)、高温(120℃)下,使黄金金属靶材蒸发成气态原子,沉积到PET薄膜表面,简单理解就是固态--气态--固态的变化。从外观上比较好容易看出,FT7的黄金导电线圈是比较光滑平整且均匀,而如果是胶水贴金箔,外观上可以看出明显褶皱。

    关于FT7黄金振膜的工艺优点:因为是自动化批量形生产,基本所有参数由电脑控制生产完成,产品的一致性,良率还比较高。(PS:现在黄金价格太高了)
    1、可靠性好:导电线圈是通过真空电镀,利用真空条件减少气体分子对镀膜过程的干扰,从而形成均匀、致密、附着力强的金属层附着在薄膜上,非胶水贴合工艺,所以,即使长时间使用、振动、日晒也不会脱落导致断音。我们还是拿数据说话,从我们第一代平板耳机(FT5)开始,我们就做了可靠性实验,长达1年振动老化实验,没有断音问题,声音依然处于正常水平。现有在售的平板耳机,没有因为振膜断线导致无音的返修案例。
    2、参数可控性:因为采用真空电镀工艺,自动化生产,金属颗粒附着在薄膜上的厚度是均匀的,同时金属厚度可以通过时间,温度管控,让振膜每个部位都是均匀的。激光雕刻线路的精度也非常高,举个例子,FP3的入耳式平板耳机的振膜,上面的音圈线宽只有0.055mm。
    3、低阻高敏、容易驱动:FT7的灵敏度是94dB/mW,虽然在头戴耳机中不算突出,但是在黄金振膜,甚至平板头戴耳机产品中,这灵敏度参数都算比较好的。除了1um的薄膜基材,较轻的振膜材料,能提高响应速度和灵敏度之外,另外也得益于真空电镀工艺,让我们能够参数化的控制导电层厚度,设计理想的阻抗值和有效线圈的长度,这给我们设计膜片和驱动性上带来很大的便利。相比于金箔厚度的单一性,即使只有一条且比较粗的导电线圈,阻抗依然比较高,灵敏度低。而采用真空电镀工艺,可以通过控制镀层的厚度和不同电导系数的材料,非常高效的调整阻抗,优化线圈阵列分布。像FT7,导电线圈有4圈,有效导体长度长,25欧比较低的阻抗,这也是FT7容易驱动原因之一。
    镀24k黄金+纯银导电线圈
    FT7的导电层采用24k黄金和纯银材质,两种都属于贵金属,特别是黄金,金价还在疯涨中,FT7的镀层可谓是真金白银制作出来,后面如果金价还继续猛涨,可能会影响到膜片的制作成本。

    黄金振膜,贵是一方面,从商业的角度来讲容易宣传;另一方面是金的机械特性,能改变振膜的内阻,带来的声音非常醇厚,也有比较优秀,具有代表性的产品。而FT7采用黄金+纯银两种金属材质,也有考量。要从金属材质的机械性能延展性、电导率、密度、延展性说起。为什么说黄金振膜的音色醇厚、干净?主要是黄金材质的延展性比较好,结构紧密均匀,与PET薄膜复合后,能提升膜片刚性。同时,镀金层(金属)与PET(聚合物)的弹性模量和热膨胀系数差异较大,当振膜振动时,两材料层之间的界面会产生微观剪切应力,通过摩擦耗散能量,改变材料内部阻尼。这和我们在调整动圈振膜材料参数时,期望改善的方向,特别是纸振膜,因内部纤维性结构,内部阻尼高,振动能量被迅速吸收,振膜在信号停止后快速停止(余振少),瞬态响应更干净,适合表现快速变化的音乐。怎么区别高内阻、低内阻材料?打个比方:敲击木鱼和铜锣,木鱼的声音短促且干净(高阻尼抑制余音),铜锣声音绵长,余音绕梁(低阻尼允许振动持续)。
    声音的振动,膜片质量是非常关键的材质,特别是高频的快速信号响应,这也是我们常说金属铍是极佳的振膜材料原因之一,因为金属铍又轻又硬,响应迅速,失真率又低。那么对于平板单元,对振膜本身质量的需要非常敏感,1um的PET振膜基材本身非常轻的,相对金属镀层,重量几乎可以忽略。膜片的重量主要还是集中在金属镀层上,包括我们在调试的过程中,金属镀层留多点,都会影响到高频响应(要是整个膜片都留黄金镀层,外观会漂亮很多)。所以,我们对导电金属镀层的材质进行调配,黄金虽然导电性比较好,但是密度大,如果使用纯金镀层,要控制好膜片的质量,镀层要很薄,反之阻抗高,导致灵敏度低,驱动困难。相比之下,目前常用的金属里面,银的导电性最好,而且相对密度不高,所以我们采用两种金属材质结合,即降低膜片自重,又能降低阻抗,提升灵敏度,降低驱动要求。

    双镀层专利音圈设计
    金:黄金具有非常高的内阻和优秀的延展性,密度大,通过增加黄金镀层复合,提高膜片材料阻尼,让中低频声音醇厚且有韵味。
    银:纯银金属具有阻值低,高电导率的特性,高频率电流在纯银材质中传输快,损失小,高频细腻、解析度高。而且纯银金属密度低,材料轻,降低单元驱动需求。
    优秀的膜片设计,理论上平板振膜要做到静电振膜一样,质量、驱动力均匀分布比较理想,前提是在减轻膜片的情况下做到质量均匀,比如静电耳机的振膜,基材电容量不高,通过镀金后提高电容量来提升灵敏度,但是它不用考虑阻值,可以镀得很薄。理想的平板耳机设计是趋近静电耳机一样能做到整张振膜质量均匀且驱动面积最大化,可实际很难实现。可想而知,在保证阻值的情况下,镀金层铺满整张膜片,不仅增加膜片的振动重量,效率会降低,也难以驱动,高频的响应速度自然会差, 包括我们在调试的过程中,金属镀层留多点,都会影响到高频响应(要是整个膜片都留黄金镀层,外观会漂亮很多)。
    膜片质量均匀很重量,但不是只为了质量均匀,而徒增加膜片重量,这样只会降低高频的响应速度能力,单纯为了满足理论而抛开实际情况,没有实践检验纯属于空想。


    IP属地:广东2楼2025-05-06 21:35
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